无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化

无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析摘要：大跨径的钢管混凝土拱桥因其优美的造型以及适用的经济性，当今得到了迅速发展。

大部分钢管混凝土拱桥，尤为大跨径多采用无支架缆索吊装法和千斤顶钢绞线斜拉扣挂法施工。

针对这种多节段的吊装施工的方法，需要精确计算其索力，以保证施工过程中扣索的安全性以及成桥后全桥结构合理的受力和成桥线形满足设计要求。

关键词：钢管混凝土拱桥无支架缆索吊装施工扣索索力计算在大跨度钢管混凝土拱桥的无支架缆索吊装施工中，扣索的索力是需要十分重视的控制条件。

为了尽可能精确计算扣索索力，必须了解各种扣索索力计算方法特点，以选择合理的计算方法。

1、常见扣索索力计算方法1.1有限元法有限元法的基本原理是将求解域看作由许多极小的互连子域组成，该小的子域称即称为有限元，然后对每一单元假定一合适的近似解，进而推导求解这个域总能满足的条件然后得出解。

该方法得出的是一个近似解，而非精确解。

然而就大多实际问题都是难以得出精确解的，同时有限元法得出的近似解的精度已经足够满足解决实际问题的需要，且能适应各种复杂形状，因而能有效的应用与工程的计算分析中。

1.2零位移法零位移法的基本原理是按照桥梁的施工加载顺序，在分段吊装计算时于每段扣索处虚拟一个支座约束，利用相关的力学知识，加上每个阶段各支座反力为零的条件，可以求解出各扣索在各吊装阶段的索力值。

其计算原理十分简单，且各个阶段无需设置预抬值。

但是由于是按照桥梁的施工加载顺序计算，在吊装一个节段时，前面扣索的力以及控制的标高都需要调整。

在实际施工中十分繁琐，尤其是对于节段较多的情况，更是容易因为频繁的调索导致拱肋截面应力超限甚至在某些拉索处出现不符合实际情况的负值。

零位移法要求在索力计算过程中以考虑成桥预拱度后的设计拱轴线作为调索的目标线形，虚拟一个支座以替代扣索扣点处，用以约束扣点处的竖向和纵向位移。

由力学知识即可计算出支座反力，进而算出扣索索力。

如此即可保证在该索力下达到虚拟支座同样的效果，即扣点出位移始终为零。

系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究一、引言随着经济的不断发展和城市建设规模的不断扩大，大跨径系杆拱桥的建设越来越受到人们的关注。

作为一种应用广泛的桥梁类型，系杆拱桥具有结构优越性能和良好的经济效益，因此在工程领域得到了广泛的应用。

系杆拱桥的施工过程中，吊杆索力的测试及调试是关键的一环。

本文通过对系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究，旨在为系杆拱桥的施工提供有益的参考。

二、吊杆索力测试的重要性吊杆是系杆拱桥的核心构件之一，它承担着悬挂梁体的重量和荷载传递任务。

因此，在系杆拱桥施工过程中，吊杆索力的测试是确保桥梁结构安全可靠的重要步骤。

1. 索力测试的作用吊杆索力测试可以帮助施工人员了解桥梁结构的受力情况，及时发现并解决与索力有关的问题，如索力不平衡、索力过大或过小等。

通过对吊杆索力进行测试，可以实时监测并调整索力，确保吊杆在施工和使用过程中保持合理的受力状态，有效避免桥梁结构发生破坏或事故。

2. 索力测试的方法通常，吊杆索力的测试可以通过采用静载试验或动态试验的方法进行。

静载试验通常是在桥梁建设的早期进行，通过逐渐增加荷载并记录试验过程中的索力变化，确定吊杆的合理设计索力。

动态试验则主要用于评价桥梁的振动特性和结构响应，以及检测桥梁在不同工况下的索力情况。

三、吊杆索力测试及调试问题的分析研究1. 吊杆索力测试的困难与挑战（1）测试方法的选择问题：在吊杆索力测试中，不同的测试方法会产生不同的结果，因此选择合适的测试方法是至关重要的。

为了获得准确可靠的测试结果，需要根据实际情况选择合适的测试方法，如静态测试、动态测试或综合测试等。

（2）测试设备的选择问题：吊杆索力测试需要使用专业的测试设备，如传感器、数据采集系统等。

这些设备的选型需要根据桥梁的具体要求和测试目的进行选择，同时还要考虑设备的可靠性和测试成本等因素。

（3）测试过程中的安全问题：吊杆索力测试通常需要在高处进行，存在一定的安全风险。

安徽建筑中图分类号：U448.2+25文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）2-0052-04DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.2.021系杆拱桥是一种内部超静定、外部静定的自平衡结构[1]，主要由主拱、系梁、吊杆和桥面板等构件组成。

相比于传统圬工拱桥，系杆拱桥桥台处的水平推力与系梁相平衡，因此对桥台的抗推能力要求低，在城市和平原地区得以广泛运用[2]。

下承式系杆拱桥通过吊杆将桥面荷载传递给主拱圈，同时吊杆力的大小也影响系梁及主拱圈受力状态，是重要的受力构件。

许多学者对系杆拱桥吊杆索力的计算优化做了研究。

田志昌等[3]通过有约束的最小能量法，建立适用于吊杆索桥的优化模型以及约束的表达式，并结合工程实例来研究系杆拱桥成桥状态的吊杆索力优化；刘旭政等[4]考虑张拉过程中结构应力和变形的约束条件，兼顾张拉施工次数及顺序，采用影响矩阵法调整支架现浇系杆拱桥在落架后的吊杆索力；徐传昶等[5]以影响矩阵理论为基础对吊杆进行二次张拉，求解运营期间吊杆调索力，得到的理论值和实测结果接近；彭涛[6]以某下承式拱桥为研究对象，设置目标函数及约束条件并建立基于应力控制指标的数学优化模型，对吊杆张拉力进行优化，使得主拱应力、系梁应力及挠度均有不同程度减小。

目前，基于钢管混凝土系杆拱桥施工过程中分多次张拉吊杆的索力优化分析研究较少，本文以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为例，借助MIDAS CIVIL有限元软件建立了施工全过程计算模型，分别采用弹性支撑连续梁法、最小弯曲应变能法以及二次优化法计算施工过程中分阶段张拉吊杆的索力大小，并对比分析了不同索力值对系杆拱桥成桥状态下各构件的受力与变形的影响。

1有限元计算模型1.1工程概况某下承式钢管混凝土系杆拱桥计算跨径为85.0m，矢跨比为1/5，拱轴线采用二次抛物线。

拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面，按等截面布置，拱肋高2.1m，钢管外径85.0cm、壁厚1.4cm，内填充C50自密实补偿收缩混凝土；主桥混凝土构件、桥面铺装混凝土现浇层采用C50混凝土。

下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化随着城市化进程的加快，交通网络的扩展和改善变得尤为重要。

作为城市交通的重要组成部分，桥梁在其中发挥着至关重要的作用。

而下承式钢管混凝土系杆拱桥作为一种高效、经济、美观的桥梁形式，在城市交通建设中越来越受到青睐。

然而，由于桥梁的复杂荷载体系和结构特点，该类型桥梁的吊杆索力优化问题一直是研究的热点和难点。

下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种将钢管混凝土柱作为主桥体的桥梁形式，通过系杆进行支撑和加固。

在施工过程中，吊杆起到了关键的作用，它能够承受桥梁的荷载并将其传递到桥墩上。

吊杆索力的合理优化不仅可以有效减小桥梁荷载对桥墩的影响，还可以提高桥梁的整体性能，延长其使用寿命。

吊杆索力的优化需要考虑两个方面的因素：结构约束和荷载约束。

结构约束主要是指桥梁吊杆系统的力学平衡关系，包括平衡方程的建立和各个受力点的力学关系分析。

荷载约束则是指桥梁所受荷载的限制条件，包括正常交通荷载、临时荷载和抗震荷载等。

通过综合考虑这两个方面的因素，可以得到吊杆索力的最优解。

在优化过程中，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟计算和仿真分析。

通过建立桥梁模型和输入相应的荷载条件，可以得到吊杆索力的分布情况和大小。

通过对吊杆索力的分析，可以确定吊杆的截面形状和尺寸，以及吊杆与桥墩之间的连接方式。

此外，还可以借鉴其他相关工程领域的经验和方法，例如结构优化理论和材料力学理论等。

结构优化理论可以用于确定吊杆的最佳架构形式和材料使用方式，以满足荷载约束条件。

材料力学理论可以用于分析吊杆的受力情况，以确定吊杆的强度和刚度。

总之，下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化是一项复杂而重要的任务。

它涉及到桥梁结构的力学平衡和荷载约束等多个方面，需要综合考虑各种因素，通过科学的方法和工具进行分析和计算。

通过优化吊杆索力，可以提高桥梁的整体性能和使用寿命，为城市交通建设做出更大的贡献针对下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化的任务，结构约束和荷载约束是两个关键因素。

系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计施先正【摘要】系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计问题是工程设计中的重要内容,本文采用ANSYS模拟吊杆张拉的过程,以吊杆应该施加的初始张拉力为基础设计变量,利用应力模拟吊杆张拉力,根据一阶优化算法求出每根吊杆的张拉控制力,使得吊杆的预张拉力达到规定的设计值.结合施工过程,通过对工程实例中问题的计算,使该方法为类似桥梁的设计施工的运用提供参考.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2010(029)021【总页数】1页(P39-39)【关键词】系杆拱桥;拱桥;吊杆张拉力;有限元分析【作者】施先正【作者单位】城市建设研究院,北京,100000【正文语种】中文【中图分类】U441 系杆拱桥的结构特点系杆拱桥外部是无推力结构，但内部却是高次超静定结构。

由于结构轻盈、线形美观、建筑高度小、跨越能力大，系杆拱桥在我国桥梁建设事业中得到了越来越广泛的应用和研究，尤其是钢管混凝土拱桥结构、预应力和泵送混凝土等施工技术日趋成熟，使得该桥梁结构形式得到了进一步的推广。

正因为系杆拱桥具有外部无推力结构，内部高次超静定结构这一特点，可以通过改变传递构件的内力来调整全桥结构的受力状态，使纵梁的内力或线形达到某一期望状态。

2 吊杆张拉力确定方法现有的吊杆张拉力确定方法归纳起来，主要有指定受力状态方法、无约束的索力优化方法、有约束的索力优化方法和影响矩阵方法。

这些方法以成桥时的桥梁体系为研究对象，以体系的某种受力性能或某种材料用量为优化目标。

3 利用优化算法进行求解的流程利用ANSYS的一阶优化算法确定全过程合理设计状态的求解思路是：将营运合理设计状态和成桥合理设计状态综合为一个目标函数，以吊杆张拉力为设计变量，以吊杆张拉施工过程中的应力、变形要求为状态变量，通过单元的“生死”仿真模拟吊杆的施工过程，通过一阶优化算法建立可调变量和目标函数之间的直接、正向联系，经过迭代收敛后即可得到全过程合理设计状态的吊杆张拉力。

系杆拱桥施工过程吊杆索力分析系杆拱桥是一种常见的桥梁结构，通过拱形桥墩和系杆连接桥梁上部结构的施工方式，可以有效地分担桥梁荷载，并具有较好的抗震能力。

在系杆拱桥的施工过程中，吊杆是起到连结桥梁上部结构和拱形桥墩的作用，承受着施工期间的荷载。

吊杆的索力分析是十分重要的一项工作，下面将对系杆拱桥施工过程吊杆索力分析进行详细说明。

系杆拱桥的施工过程中，吊杆的索力分析主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面。

首先，弦杆的张拉过程。

在施工初期，吊杆需要安装，这时需要对吊杆进行张拉，使其达到设计要求的索力。

张拉过程中，需要考虑到吊杆的受力平衡问题，保证吊杆的合理工作状态。

一般情况下，吊杆的张拉力应该能够满足设计荷载要求，并确保吊杆产生的应力不超过允许范围。

可以通过施工中的张拉设备对吊杆进行张拉，并根据实测数据进行调整，调节吊杆的张拉力，以达到设计要求。

其次，系杆荷载的分析。

在施工过程中，桥梁上部结构和拱形桥墩承受着施工荷载，这些荷载会通过系杆传递到吊杆上，对吊杆产生一定的作用力。

系杆荷载的分析主要包括水平荷载和竖向荷载两个方面。

水平荷载是由风荷载引起的，桥梁上部结构对风荷载有一定的抵抗能力，但仍然会对吊杆造成一定的侧向作用力。

竖向荷载是由桥梁自重和施工荷载引起的，这些荷载会通过拱形桥墩传递到系杆上。

对于不同位置的吊杆，其受到的竖向荷载大小和方向也有所不同。

为了保证吊杆的安全性能，需要对吊杆受到的竖向荷载进行分析，并进行合理的结构设计。

在进行吊杆索力分析时，还需要考虑到材料的强度、刚度和变形等因素。

吊杆的索力分析一般通过计算方法进行，可以采用有限元分析或者结构力学分析等方法进行计算。

通过对吊杆的受力分析，可以确定吊杆的尺寸、材料和安装方式等，保证吊杆在施工过程中的安全可靠运行。

总结起来，系杆拱桥施工过程吊杆索力分析是一项重要的工作，对于桥梁的施工安全和质量具有重要的影响。

其主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面，通过合理的计算和分析，可以为吊杆的安装和施工提供技术支持，确保桥梁的施工顺利进行。